劉榮 鄭聲宇
2013年1月,一場嚴重的空氣污染侵襲了北京,緊接著大半個中國都未能幸免于難,持續時間長,波及范圍廣。自此之后,“霧霾”一詞開始頻繁地出現在人們視野中,也是從那時起,藍天白云似乎成了一種屈指可數的奢望。
這場空氣污染引發的不僅是人們對大氣環境的空前關注,與此同時也給科學界出了一道難題—面對灰蒙蒙的天空,以及大眾對健康的擔憂,如何才能掃除“霾”伏,讓藍天白云得以重現。
近年來,從PM2.5實時監測公布,到“煤改氣”的開展,再到建設“美麗中國”口號的提出,國家在改善環境方面下了很大力氣??蒲腥藛T們也紛紛獻計獻策,試圖從不同角度尋找解決空氣污染的科學途徑和方案。
2014年6月,蓋鑫磊博士回國,執教南京信息工程大學環境科學與工程學院。這位有著北京科技大學和瑞典皇家工學院雙博士學位的80后教授,雖然身在海外,卻對祖國空氣狀況十分關心。2013年重霾期間,通過新聞了解到北京觀測出空氣中的含氮有機污染物與當年洛杉磯光化學污染的成分類似之后,蓋鑫磊十分揪心,他無比清楚這種成分對人體的危害有多大。早在2011年,蓋鑫磊便開始對空氣中的有機氮化物進行了詳細研究,他試圖弄清楚這些有機氮來自哪里,在空氣中如何變化,究竟會給人體帶來哪些危害,希望能夠幫助人們更清楚深入地了解霧霾的成因,尋找到對應的解決方案。
中國正在經歷的這場空氣污染,無疑是蓋鑫磊博士科技報國的最好契機,他也希望能夠充分利用自己所學,在國內霧霾研究以及大氣污染防治的道路上,為自己的科研生涯留下一份有價值的回憶。
一切都是最好的安排
在國際上首次總結大氣有機胺的排放源、轉化路徑、濃度水平、沉降通量及其對人體健康的影響,創建大氣有機胺熱力學數據庫,成果發表后被《自然》、《科學》、《美國科學院院刊》等多家世界權威期刊引用200余次……
這些成績和描述給人的第一感受是—這位研究者一定是科班出身,并且在大氣環境研究領域浸淫多年。然而事實卻是蓋鑫磊并非科班出身,嚴格算起來他從事大氣環境相關研究也才不到七年。
1982年11月,蓋鑫磊出生于山東萊陽一個普通家庭,從小到大成績一直名列前茅。幼年的他也許曾有意無意地仰望過頭上的藍天,卻沒想過有一天竟會從事與它有關的工作。
1999年7月,蓋鑫磊考入為我國培養了大量材料、冶金方面人才的素有鋼鐵強校之稱的北京科技大學冶金工程系。2003年9月,他又考取該校公費研究生,跟隨國家杰出青年基金獲得者王習東教授從事物理化學方面的研究,并于2005年免試獲得提前攻讀博士學位的資格,隨后又得到世界知名冶金專家Seetharaman教授賞識,前往瑞典皇家工學院深造。
攻讀博士期間,蓋鑫磊主要負責研發一種新型電化學方法并用于固體廢棄物處理,提取其中有價值的組分進行回收再利用,同時還進行了化學熱力學模型研究,并將其應用于溶液相平衡計算及化工工藝中。因表現突出,他獲得了2008年國家留學基金委頒發的優秀自費留學生獎金,2012年又因電化學方法處理固體廢棄物、低品位礦的研究獲得英國材料、礦物和采礦學會頒發的Mann Redmayne獎章。
2009年,蓋鑫磊分別獲得北京科技大學和瑞典皇家工學院的博士學位,彼時他還未滿27歲。按照常規邏輯,他應該會成為一名材料工程或者物理化學領域的專家。
事實卻是,博士畢業后,蓋鑫磊同時收到了劍橋大學和加州大學戴維斯分校的博士后研究邀請,而他最終選擇了后者?!懊绹墓ぷ麟m然也是熱力學相關研究,但針對的卻是大氣環境與大氣化學方向?!睂ιw鑫磊而言,這是與以往研究背景和經歷都不一樣的陌生領域,這樣的選擇不僅意味著他將面對未知的挑戰,也意味著從此他與藍天有了千絲萬縷的聯系。
對于研究方向的改變,蓋鑫磊欣然接受,在他看來,沒有一帆風順,這才是科研。上天不會無緣無故做出莫名其妙的決定,它讓你放棄和等待,一定是為了給你最好的。他相信,這一切都是最好的安排。
融合、創新,這是做科研的技巧
蓋鑫磊是一個聰明的研究者,面對不熟悉的領域,他既沒有“硬碰硬”,也沒有完全摒棄之前的專業知識,而是尋找兩者之間的聯系,將其融合在一起,碰撞出了不一樣的火花。
正是這種善于變通的能力,在加州大學戴維斯分??諝赓|量研究中心的這幾年,蓋鑫磊以極其出色的能力迅速掌握相關核心技術,并將應用于濕法冶金及清潔化工方面的熱力學理論用于大氣細粒子(PM2.5)的吸濕增長模擬及相關氣候影響研究,發表了多篇高水平論文。前文所提到的在國際上影響廣泛的關于大氣有機胺的相關成果也是出自這一時期。
2011年7月,蓋鑫磊從空氣質量研究中心轉到環境毒理系,跟隨張琦教授從事研究,這一次他的研究方向從氣溶膠理論模擬變成了氣溶膠檢測分析。他很快適應新的研究環境和方向,以飽滿的熱情和專業的素養投入新的研究工作,參與了多次空氣質量觀測活動,對大氣細粒子污染特征、來源及形成機制進行細致研究,取得了多項創新性成果。其中部分成果還被國內研究機構借鑒,用到了我國霧霾研究中。
為了更好地開展工作,蓋鑫磊還專門對美國Aerodyne公司生產的一款高分辨率飛行時間氣溶膠質譜儀進行了仔細研究,充分掌握了該儀器的操作技巧,為相關科研工作的進行提供了有力的輔助。據了解,這種儀器是目前世界上唯一一類能夠對大氣自離子濃度、成分和粒徑進行同步在線快速分析的儀器。因獲取到的數據量巨大,儀器操作和數據處理十分復雜。
出色的技能,專業的水平,讓蓋鑫磊得到了同行的廣泛認可和贊譽,受邀擔任20余種國際知名期刊審稿人。同時他還是美國NOAA基金外審專家,是美國氣溶膠學會(AAAR)、地球物理學會(AGU)、國際電化學學會(ISE)以及美國化學會(ACS)會員。
盡管大部分時間蓋鑫磊都在做著與大氣環境有關的研究,但對于“老本行”—清潔化工和固廢處理,他也從沒有丟下。他開發的一種利用熔鹽電解提取廢棄爐渣及低品位礦中有價元素的方法,不僅讓他獲得了Mann Redmayne獎章,同時也獲得了一項國際專利授權。在瑞典一家不銹鋼公司的爐渣提鉻、提釩工藝中,該方法得到了成功應用。不僅如此,蓋鑫磊后來又對此方法進行了完善和改進,在銅硫礦中提銅,鉻鐵原礦中提鉻等工藝方面申請了兩項國內專利,并獲得了授權。
專業和研究方向的不同,并沒有成為阻礙蓋鑫磊的壁壘,他巧妙的將兩者融合、創新,碰撞出了不一樣的思想火花,帶來了讓人意想不到的結果。他認為,這是做科研的技巧。
和祖國藍天的約定
老一輩科學家在祖國危難之際,掙脫一切枷鎖回國報效。這種崇高的使命感和責任感,影響著一代又一代科研人員,蓋鑫磊也深受感染。于是,在中國遭受空氣污染之際,他也毅然舉家歸國。
依托南京信息工程大學提供的優質科研條件,蓋鑫磊將主要研究方向鎖定在大氣環境領域,并緊跟國家需求,在大氣細顆粒物外場觀測及形成演化機制、氣溶膠熱力學模擬等方面開展研究,致力于尋找解決我國空氣污染的有效手段。
2014年8月,青奧會在南京舉行。為實現“綠色青奧”的目標,主辦方對空氣質量提出了嚴苛要求。蓋鑫磊利用新到位的Aerodyne黑碳氣溶膠質譜儀(目前中國乃至亞洲地區投入使用的唯一一臺),參與了此次空氣監測保障工作,為青奧會期間南京地區空氣污染會商、應急保障措施的實施提供了關鍵數據支撐。會后,蓋鑫磊所在團隊收到了南京青奧會環境保障與應急指揮中心的特別感謝信。
此后不久,蓋鑫磊又帶領研究人員在南京北郊工業區附近站點開展了為期5周的冬季觀測實驗,掌握了污染特征及細顆粒物的來源,尤其是黑碳的變化規律,為研究南京地區空氣污染提供了有效參考。
2015年5月至7月期間,蓋鑫磊與蘭州大學、中科院寒區旱區環境與工程研究所通力合作,首次在我國西藏納木錯地區開展了高時間分辨率的氣溶膠觀測,特別針對黑碳的分布、濃度水平、遷移變化規律及其對冰川、氣候系統的影響進行了深入研究,取得了一些重要的珍貴數據。
2015年5月,蓋鑫磊入選中組部青年千人計劃,成為南京信息工程大學第一個自主引進的入選該計劃的人才。他說:“這是榮譽,更是壓力。當初回國是因為國家需要大氣環境方面的人才。如今獲得這份榮譽,更要加倍努力,拿出真本事讓別人信服?!?/p>
蓋鑫磊還是江蘇省大氣環境監測與污染控制高技術重點實驗室,以及“環境科學與工程”優勢學科平臺的學術帶頭人之一,并入選了第五批“江蘇特聘教授”,獲得江蘇省杰出青年基金和“雙創人才”計劃的資助,已發表SCI論文近40篇。這些成績在我國80后青年科技工作者中十分突出。
但他并沒有因為這些成績和榮譽而沾沾自喜,相反,他對未來的發展有著十分明確的認識與規劃。他希望能以自己獲得的人才計劃資助為契機,開展大氣環境檢測的快速化、數據可視化、信息快捷化、產業化研究工作。他還計劃組建大氣顆粒污染物檢測溯源(主要針對長三角地區)及氣溶膠熱力學理論研究與應用為特色的研究團隊,積極與同行進行交流合作,共同提升我國大氣環境和大氣化學的研究水平,為我國大氣污染治理提供重要的科學依據和數據支撐。在此過程中,他還將關注研究生的培養,力爭為我國空氣污染治理培養高端人才。
蓋鑫磊說,他一直銘記著回國的目標,那是他和祖國藍天的約定。他希望通過與同行們的共同努力,讓老百姓抬頭就能看到藍天白云,那時候他可以驕傲地對自己說:“這里面有我的一份貢獻!”